JP6061584B2

JP6061584B2 - Internal combustion engine

Info

Publication number: JP6061584B2
Application number: JP2012211423A
Authority: JP
Inventors: 守人浅野
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2017-01-18
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: JP2014066171A

Description

本発明は、排気マニホルドが一体に形成されたシリンダヘッドを具備する内燃機関に関する。 The present invention relates to an internal combustion engine including a cylinder head in which an exhaust manifold is integrally formed.

従来、自動車に搭載される多気筒エンジンたる内燃機関を構成するシリンダヘッドにおいて、燃焼空間からの排気が流入する個別ポートと所定数の個別ポートからの排気ガスが集合する集合ポートとにより構成される集合型排気ポートが形成されたものが開示されている。このような構成のものは一般に当該シリンダヘッドと排気浄化用の触媒との距離を短く設定することで、触媒が活性化される温度に至るまでの暖機時間を早くすることで排気の性能が向上することが知られている。また、集合ポートの上方及び下方に冷却水が流れる水ジャケットを配することで、高温となる排気を速やかに冷却しようとした構成も提案されている(例えば、特許文献１及び特許文献２参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a cylinder head that constitutes an internal combustion engine that is a multi-cylinder engine mounted on an automobile, the cylinder head includes an individual port through which exhaust gas from a combustion space flows and a collection port through which exhaust gases from a predetermined number of individual ports gather A system in which a collective exhaust port is formed is disclosed. In such a configuration, the exhaust performance is generally improved by shortening the warm-up time until the temperature at which the catalyst is activated by setting the distance between the cylinder head and the exhaust purification catalyst short. It is known to improve. In addition, a configuration has been proposed in which water jackets through which cooling water flows are arranged above and below the collecting port so as to quickly cool exhaust gas that becomes high temperature (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). .

しかしながら、触媒とシリンダヘッドとの距離を短くすると、触媒の温度が過度に向上してしまうという不具合を招来する可能性が懸念される。 However, when the distance between the catalyst and the cylinder head is shortened, there is a concern that the temperature of the catalyst may be excessively increased.

また上記特許文献に記載のもののように排気ポートの集合部に冷却水を流して排気ガスを冷却するようにすると、冷間始動時での触媒の活性に時間が掛かり排気性能が悪化してしまう。 In addition, if the exhaust gas is cooled by flowing cooling water through the exhaust port assembly as in the above-mentioned patent document, it takes time to activate the catalyst at the cold start, and the exhaust performance deteriorates. .

特開２００７−１８７１１０号公報JP 2007-187110 A 特開２００９−２２６５号公報JP 2009-2265 A

本発明は、このような不具合に着目したものであり、触媒の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関を提供することを目的としている。 The present invention pays attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide an internal combustion engine that can achieve both improvement in exhaust gas quality and improvement in fuel consumption by early warm-up of the catalyst.

本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。 In order to achieve such an object, the present invention takes the following measures.

すなわち本発明に係る内燃機関は、複数の排気ポートがシリンダヘッド内で合流する集合ポートを備えたシリンダヘッドを有する内燃機関であって、前記シリンダヘッド内に冷却水を導入する主冷却水通路から分岐し当該シリンダヘッド内における前記集合ポート近傍に冷却水を通過させ得る集合ポート用冷却水通路と、前記主冷却水通路と前記集合ポート用冷却水通路との分岐箇所又は前記集合ポート用冷却水通路に設けられ、前記集合ポート近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を許容するとともに冷却水温が所定温度未満の場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を禁止する弁機構とを具備しており、燃料カット時においては冷却水温及びエンジン負荷如何によらず前記弁機構を閉状態とすることを特徴とする。 That is, the internal combustion engine according to the present invention is an internal combustion engine having a cylinder head having a collecting port in which a plurality of exhaust ports merge in the cylinder head, from a main cooling water passage for introducing cooling water into the cylinder head. A collecting port cooling water passage that branches and allows cooling water to pass in the vicinity of the collecting port in the cylinder head, a branch point between the main cooling water passage and the collecting port cooling water passage, or the collecting port cooling water When the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port exceeds a predetermined temperature, the cooling water is allowed to pass through the collecting port cooling water passage, and when the cooling water temperature is lower than the predetermined temperature, the collecting port is used. the passage of the cooling water in the cooling water passage is provided with a valve mechanism for prohibiting said regardless of whether the cooling water temperature and the engine load at the time of fuel cut The mechanism is characterized in that the closed state.

ここで集合ポート用冷却水通路は主冷却水通路から分岐した後再び主冷却水通路に合流する態様に限られない。つまり弁機構により冷却水が集合ポート近傍を通過し得るものであれば、集合ポート用冷却水通路は主冷却水通路とは別にシリンダブロック等の他の冷却水通路に連通するものであっても良い。また「前記集合ポート近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合」とは、実際に集合ポート近傍の冷却水温を直接計測した場合のみならず、別の箇所に設けられたセンサの温度及び所謂エンジン負荷からの予測により、所定温度を超えたと判断される場合をも含む概念である。 Here, the cooling water passage for the collecting port is not limited to a mode in which it branches from the main cooling water passage and then joins the main cooling water passage again. That is, if the cooling water can pass through the vicinity of the collecting port by the valve mechanism, the collecting port cooling water passage may communicate with another cooling water passage such as a cylinder block separately from the main cooling water passage. good. Further, “when the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port exceeds a predetermined temperature” is not only the case where the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port is actually measured directly, but also the temperature of the sensor provided in another place and the so-called engine. It is a concept that includes a case where it is determined that a predetermined temperature has been exceeded by prediction from a load.

このようなものであれば、シリンダヘッド内に設けた集合ポート用冷却水通路の冷却水温によって冷却水の流れを可変にすることで、冷間始動時は触媒の早期暖機を行い、暖気後は集合ポート近傍を冷却することで触媒の加熱を防止することができる。これにより、触媒の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関を提供することができる。 If this is the case, the flow of the cooling water is made variable depending on the cooling water temperature of the cooling water passage for the collecting port provided in the cylinder head, so that the catalyst can be warmed up early during cold start. The catalyst can be prevented from being heated by cooling the vicinity of the collecting port. Accordingly, it is possible to provide an internal combustion engine that can achieve both improvement in exhaust gas quality and improvement in fuel consumption due to early warm-up of the catalyst.

本発明によれば、触媒の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the internal combustion engine which can improve the quality of exhaust gas by the early warming up of a catalyst and the improvement of a fuel consumption can be provided.

本発明の一実施形態に係る概略構成図。1 is a schematic configuration diagram according to an embodiment of the present invention. 同他の概略構成図。The other schematic block diagram. 同実施形態に係る要部の模式的な平断面図。The typical plane sectional view of the important section concerning the embodiment. 図３に係るＡ−Ａ線端面図。FIG. 4 is an end view taken along line AA according to FIG. 3. 同実施形態に係るフローチャート。The flowchart which concerns on the same embodiment. 同実施形態の変形例を図４に対応させて示す図。The figure which shows the modification of the embodiment corresponding to FIG.

本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１に、本実施形態における車両用内燃機関１００の概要を示す。内燃機関１００は、例えば火花点火式ガソリンエンジンであり、複数の、例えば三つの気筒１（図１には、そのうち一つを図示している）を具備している。各気筒１の吸気ポート１３近傍には、燃料を噴射するインジェクタ１１を設けている。また、各気筒１の燃焼室の天井部に、点火プラグ１２を取り付けてある。点火プラグ１２は、点火コイルにて発生した誘導電圧の印加を受けて、中心電極と接地電極との間で火花放電を惹起するものである。点火コイルは、半導体スイッチング素子であるイグナイタとともに、コイルケースに一体的に内蔵される。 In FIG. 1, the outline | summary of the internal combustion engine 100 for vehicles in this embodiment is shown. The internal combustion engine 100 is, for example, a spark ignition gasoline engine, and includes a plurality of, for example, three cylinders 1 (one of which is shown in FIG. 1). An injector 11 that injects fuel is provided in the vicinity of the intake port 13 of each cylinder 1. A spark plug 12 is attached to the ceiling of the combustion chamber of each cylinder 1. The spark plug 12 receives spark voltage generated by the ignition coil and causes spark discharge between the center electrode and the ground electrode. The ignition coil is integrally incorporated in a coil case together with an igniter that is a semiconductor switching element.

吸気を供給するための吸気通路３は、外部から空気を取り入れて各気筒１の吸気ポート１３へと導く。吸気通路３上には、エアクリーナ３１、電子スロットルバルブ３２、サージタンク３３、吸気マニホルド３４を、上流からこの順序に配置している。 The intake passage 3 for supplying intake air takes in air from the outside and guides it to the intake port 13 of each cylinder 1. On the intake passage 3, an air cleaner 31, an electronic throttle valve 32, a surge tank 33, and an intake manifold 34 are arranged in this order from the upstream.

排気を排出するための排気通路４は、気筒１内で燃料を燃焼させた結果発生した排気を各気筒１の排気ポート１４から外部へと導く。この排気通路４上には、排気マニホルド４２及び排気浄化用の触媒である三元触媒４１を配置している。また本実施形態において前記排気ポート１４の構成については後に詳述する。 The exhaust passage 4 for discharging the exhaust guides the exhaust generated as a result of burning the fuel in the cylinder 1 from the exhaust port 14 of each cylinder 1 to the outside. An exhaust manifold 42 and a three-way catalyst 41 that is an exhaust purification catalyst are disposed on the exhaust passage 4. In the present embodiment, the configuration of the exhaust port 14 will be described in detail later.

図２に、内燃機関１００を通る冷却水の流路について説明する。
すなわち内燃機関１００は、シリンダブロックＳＢとシリンダヘッドＳＨとの内部に設けられて冷却水が循環するウォータジャケットＷを備えている。他方内燃機関１００の外側において冷却水の水温を下げるための放熱手段が設けられている。斯かる放熱手段として、ウォータジャケットＷと図示しない車両の運転席側に配置された暖房用のヒータＨ、及びラジエタＲが配されている。 In FIG. 2, the flow path of the cooling water passing through the internal combustion engine 100 will be described.
That is, the internal combustion engine 100 includes a water jacket W that is provided inside the cylinder block SB and the cylinder head SH and in which cooling water circulates. On the other hand, heat radiating means for lowering the coolant temperature is provided outside the internal combustion engine 100. As such heat radiating means, a water jacket W, a heater H for heating arranged on the driver's seat side of a vehicle (not shown), and a radiator R are arranged.

そして内燃機関１００は冷却水を循環させるための電動ポンプと、ラジエタＲとのウォータジャケットＷとラジエタＲとの間に介在するサーモスタットＳＭとを備えている。このサーモスタットＳＭは冷却水温が例えば８４℃よりも低い場合はラジエタＲへの冷却水の流れを禁止するとともに冷却水が８４℃以上で冷却水の流れを許容することにより、ラジエタＲによる冷却水の冷却を許容する。また本実施形態では、上記放熱手段たるヒータＨ又はラジエタＲから内燃機関１００に導入される冷却水が、最も温度上昇が著しいとされるシリンダヘッドＳＨにおける燃焼室上部近傍の箇所から導入される、所謂先行冷却の態様を適用している。なお内燃機関１００は冷却水温を検出するための図示しない水温センサを備えている。水温センサは通常、冷却水がシリンダヘッドＳＨからラジエタＲに送り出される箇所の近傍に備えられている。なおラジエタＲは走行風により冷却される他、図示しないラジエタファンによる送風によっても冷却される。 The internal combustion engine 100 includes an electric pump for circulating the cooling water, and a thermostat SM interposed between the water jacket W of the radiator R and the radiator R. This thermostat SM prohibits the flow of cooling water to the radiator R when the cooling water temperature is lower than 84 ° C., for example, and allows the cooling water to flow when the cooling water is 84 ° C. or higher. Allow cooling. Further, in the present embodiment, the cooling water introduced into the internal combustion engine 100 from the heater H or the radiator R as the heat radiating means is introduced from a location near the upper portion of the combustion chamber in the cylinder head SH where the temperature rise is most significant. A so-called advance cooling mode is applied. The internal combustion engine 100 includes a water temperature sensor (not shown) for detecting the cooling water temperature. The water temperature sensor is usually provided in the vicinity of a portion where the cooling water is sent from the cylinder head SH to the radiator R. The radiator R is cooled not only by running wind but also by air blown by a radiator fan (not shown).

しかして本実施形態に係る内燃機関１００は、前記シリンダヘッドＳＨ内に冷却水を導入する主冷却水通路Ｗ１から分岐し当該シリンダヘッドＳＨ内における前記集合ポート１５近傍に冷却水を通過させ得る集合ポート用冷却水通路Ｗ２と、前記主冷却水通路Ｗ１と前記集合ポート用冷却水通路Ｗ２との分岐箇所又は前記集合ポート用冷却水通路Ｗ２に設けられる弁機構Ｘとを具備する。弁機構Ｘは、本実施形態では電磁弁を主体としてなるものであり、冷却水を通過させ得る開状態と、冷却水の通過を禁止し得る閉状態とをとり得る。このような弁機構Ｘの具体的な構成は既存の電磁弁の構成を種々適用し得るため、詳細な説明を省略する。 Therefore, the internal combustion engine 100 according to the present embodiment is a set that can branch from the main cooling water passage W1 for introducing cooling water into the cylinder head SH and allow the cooling water to pass in the vicinity of the collecting port 15 in the cylinder head SH. A cooling water passage for ports W2, and a valve mechanism X provided at a branching point of the main cooling water passage W1 and the collecting port cooling water passage W2 or the collecting port cooling water passage W2. In this embodiment, the valve mechanism X is mainly composed of an electromagnetic valve, and can take an open state in which cooling water can pass and a closed state in which passage of cooling water can be prohibited. Since the specific configuration of such a valve mechanism X can apply various configurations of existing electromagnetic valves, detailed description thereof will be omitted.

図３及び図４は、前記集合ポート１５並びに集合ポート用冷却水通路Ｗ２が配されたシリンダヘッドＳＨの要部を示している。 3 and 4 show the main part of the cylinder head SH in which the collecting port 15 and the cooling water passage W2 for the collecting port are arranged.

シリンダヘッドＳＨは、同図に示すように、長手方向に３つ直線状に配列された気筒１の上部を構成するものであり、一の気筒１あたり吸気側、排気側にそれぞれ２つずつ吸気バルブ、排気バルブが配置できる構成をなすとともに平面視気筒１の略中央には点火プラグ１２を設置するためのプラグ取付部１６を形成している。またシリンダヘッドＳＨは、吸気側に気筒１毎に分岐して設けられた吸気ポート１３と、排気側に一体に設けられた排気マニホルド４２とを有している。排気マニホルド４２は、気筒１毎に設けられた排気ポート１４と、この排気ポート１４がシリンダヘッドＳＨ端部近傍にて一つに集合することにより形成された集合ポート１５とを有している。そしてこの集合ポート１５の内面側には、例えば上下方向から***するポート側フィン１５ａが設けられている。 As shown in the figure, the cylinder head SH constitutes the upper part of the cylinders 1 arranged in a straight line in the longitudinal direction, and two intakes are provided on each of the intake side and the exhaust side for each cylinder 1. A plug mounting portion 16 for installing a spark plug 12 is formed in the approximate center of the cylinder 1 in plan view. The cylinder head SH has an intake port 13 that is branched for each cylinder 1 on the intake side, and an exhaust manifold 42 that is integrally provided on the exhaust side. The exhaust manifold 42 has an exhaust port 14 provided for each cylinder 1 and a collective port 15 formed by collecting the exhaust ports 14 in the vicinity of the end of the cylinder head SH. Further, on the inner surface side of the collective port 15, for example, port-side fins 15 a that protrude from the vertical direction are provided.

一方、同図に示される集合ポート用冷却水通路Ｗ２は、図４に示すように集合ポート１５の上下を冷却水が流れるように配置されており、前記ポート側フィン１５ａに対応する箇所にはそれぞれジャケット側フィンＷ２ａを***させて設けている。なお同図では図示を省略するが、主冷却水通路Ｗ１は従来同様、燃焼室上部近傍に配されている。 On the other hand, the cooling water passage W2 for the collecting port shown in the figure is arranged so that the cooling water flows above and below the collecting port 15 as shown in FIG. 4, and there is no place corresponding to the port side fin 15a. The jacket side fins W2a are provided so as to be raised. In addition, although illustration is abbreviate | omitted in the same figure, the main cooling water channel | path W1 is distribute | arranged to the combustion chamber upper part vicinity like the past.

本実施形態の内燃機関１００はＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）０により制御される。このＥＣＵ０は、プロセッサ、メモリ、入力インタフェース、出力インタフェース等を有したマイクロコンピュータシステムである。 The internal combustion engine 100 of the present embodiment is controlled by an ECU (Electronic Control Unit) 0. The ECU 0 is a microcomputer system having a processor, a memory, an input interface, an output interface, and the like.

入力インタフェースには、車両の実車速を検出する車速センサから出力される車速信号ａ、クランクシャフトの回転角度及び回転数を検出するエンジン回転センサから出力されるクランク角信号（Ｎ信号）ｂ、アクセルペダルの踏込量またはスロットルバルブ３２の開度をアクセル開度（いわば、要求負荷）として検出するセンサから出力されるアクセル開度信号ｃ、吸気通路３（特に、サージタンク３３）内の吸気温及び吸気圧を検出する温度・圧力センサから出力される吸気温・吸気圧信号ｄ、機関の冷却水温を検出する水温センサから出力される冷却水温信号ｅ、吸気カムシャフトまたは排気カムシャフトの複数のカム角にてカム角センサから出力されるカム角信号（Ｇ信号）ｆ、が入力される。 The input interface includes a vehicle speed signal a output from a vehicle speed sensor that detects the actual vehicle speed of the vehicle, a crank angle signal (N signal) b output from an engine rotation sensor that detects the rotation angle and rotation speed of the crankshaft, and an accelerator. An accelerator opening signal c output from a sensor that detects the depression amount of the pedal or the opening of the throttle valve 32 as an accelerator opening (in other words, a required load), the intake air temperature in the intake passage 3 (particularly, the surge tank 33), and An intake air temperature / intake pressure signal d output from a temperature / pressure sensor that detects intake pressure, a coolant temperature signal e output from a water temperature sensor that detects engine coolant temperature, and a plurality of cams on the intake camshaft or exhaust camshaft A cam angle signal (G signal) f output from the cam angle sensor is input at the angle.

出力インタフェースからは、弁機構Ｘを開状態又は閉状態とするための開閉制御信号ｈ、点火プラグ１２のイグナイタに対して点火信号ｉ、インジェクタ１１に対して燃料噴射信号ｊ、スロットルバルブ３２に対して開度操作信号ｋ等を出力する。 From the output interface, an open / close control signal h for opening or closing the valve mechanism X, an ignition signal i for the igniter of the spark plug 12, a fuel injection signal j for the injector 11, and a throttle valve 32 To output an opening operation signal k or the like.

ＥＣＵ０のプロセッサは、予めメモリに格納されているプログラムを解釈、実行し、運転パラメータを演算して内燃機関１００の運転を制御する。ＥＣＵ０は、内燃機関１００の運転制御に必要な各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを入力インタフェースを介して取得し、回転数を知得するとともに気筒１に充填される吸気量を推算する。そして、それら回転数及び吸気量等に基づき、要求される燃料噴射量、燃料噴射タイミング（一度の燃焼に対する燃料噴射の回数を含む）、燃料噴射圧、点火タイミング、そして弁機構Ｘの開閉といった各種パラメータを決定する。運転パラメータの決定手法自体は、既知のものを採用することが可能である。ＥＣＵ０は、各種制御信号ｈ、ｉ、ｊ、ｋを出力インタフェースを介して印加する。 The processor of the ECU 0 interprets and executes a program stored in advance in the memory, calculates operation parameters, and controls the operation of the internal combustion engine 100. The ECU 0 acquires various information a, b, c, d, e, and f necessary for controlling the operation of the internal combustion engine 100 via the input interface, knows the rotation speed, and estimates the intake air amount filled in the cylinder 1. To do. Based on the rotational speed, the intake air amount, etc., various required fuel injection amounts, fuel injection timing (including the number of times of fuel injection for one combustion), fuel injection pressure, ignition timing, and opening / closing of the valve mechanism X Determine the parameters. As the operation parameter determination method itself, a known method can be adopted. The ECU 0 applies various control signals h, i, j, k through the output interface.

ここで、本実施形態では弁機構ＸがＥＣＵ０により、前記集合ポート１５近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合は前記集合ポート用冷却水通路Ｗ２内の冷却水の通過を許容するとともに冷却水温が所定温度未満の場合は前記集合ポート用冷却水通路Ｗ２内の冷却水の通過を禁止するように制御される。 Here, in this embodiment, when the valve mechanism X is ECU0 and the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port 15 exceeds a predetermined temperature, the cooling water temperature is allowed to pass through the collecting port cooling water passage W2 and the cooling water temperature. When the temperature is lower than the predetermined temperature, control is performed so as to prohibit the passage of the cooling water in the collecting port cooling water passage W2.

以下、図５のフローチャートを参照しつつ、本実施形態に係る弁機構Ｘの制御について説明する。ここで、当該フローチャートに係る制御は、アイドル運転時や燃料カット中には適用しないものとする。すなわち、当該アイドル運転時や燃料カット時は三元触媒４１の温度の低下を回避するために、排気温度を維持しておく必要がある。よって集合ポート１５近傍の冷却水温が高いと推定されても、アイドル運転時や燃料カット時においては弁機構Ｘは閉状態とする。 Hereinafter, control of the valve mechanism X according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the control according to the flowchart is not applied during idle operation or during fuel cut. That is, it is necessary to maintain the exhaust temperature in order to avoid a decrease in the temperature of the three-way catalyst 41 during the idle operation or fuel cut. Therefore, even if it is estimated that the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port 15 is high, the valve mechanism X is closed during idle operation or fuel cut.

まず、アイドル運転時又は燃料カット時を除く運転中において冷却水温が検出されると（ステップＳ１）、当該冷却水温及び内燃機関の状態、特にエンジン負荷から、集合ポート１５近傍における集合ポート用冷却水通路Ｗ２での冷却水温の推定値である推定冷却水温を算出する（ステップＳ２）。そして当該推定冷却水温が、予め定められた所定温度よりも低いか或いは所定温度以上であるか（ステップＳ３）を判定する。ここで「運転状態」とは、内燃機関１００の運転制御に必要な上記各種情報ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを基に判断される。また「所定温度」とは、冷却水の沸点よりも若干低い温度に設定している。冷却水は通常の水（純水）に種々の添加物を溶解させているため、その沸点は例えば１１０℃程度と、通常の水よりも高い特性を示す。よって所定温度とは、１００℃を超える温度であっても良い。 First, when the cooling water temperature is detected during an operation other than the idling operation or the fuel cut (step S1), the cooling water for the collecting port in the vicinity of the collecting port 15 is determined from the cooling water temperature and the state of the internal combustion engine, particularly the engine load. An estimated cooling water temperature that is an estimated value of the cooling water temperature in the passage W2 is calculated (step S2). Then, it is determined whether the estimated cooling water temperature is lower than a predetermined temperature or higher than a predetermined temperature (step S3). Here, the “operating state” is determined based on the various information a, b, c, d, e, and f necessary for the operation control of the internal combustion engine 100. The “predetermined temperature” is set to a temperature slightly lower than the boiling point of the cooling water. Since various additives are dissolved in ordinary water (pure water), the cooling water has a boiling point of, for example, about 110 ° C., which is higher than that of ordinary water. Therefore, the predetermined temperature may be a temperature exceeding 100 ° C.

そして前記ステップＳ３において推定冷却水温が所定温度以上であり、且つ、弁機構Ｘが閉状態となっている場合（ステップＳ４）は、弁機構Ｘを開状態とし（ステップＳ５）、集合ポート用冷却水通路Ｗ２内の冷却水が流れるようにして、他の冷却水同様、内燃機関１００内から放熱手段に亘って循環し得るようにする。ここで本実施形態では、推定冷却水温が高い程、弁機構Ｘの開度を大きく設定することにより、より速やかに集合ポートを冷却し得るようにしている。また弁機構Ｘが開状態となっている場合は、そのまま処理を終了する。この場合は、弁機構Ｘの操作以外の手法にて内燃機関１００をより冷却する方策が採られることが望ましい。 If the estimated cooling water temperature is equal to or higher than the predetermined temperature in step S3 and the valve mechanism X is closed (step S4), the valve mechanism X is opened (step S5), and the cooling for the collecting port is performed. The cooling water in the water passage W2 flows so that it can be circulated from the internal combustion engine 100 to the heat dissipating means like the other cooling water. In this embodiment, the higher the estimated cooling water temperature is, the higher the opening degree of the valve mechanism X is set, so that the collecting port can be cooled more quickly. If the valve mechanism X is in the open state, the process is terminated as it is. In this case, it is desirable to take measures to further cool the internal combustion engine 100 by a method other than the operation of the valve mechanism X.

他方前記ステップＳ３において推定冷却水温が所定温度よりも低い温度であり、且つ、弁機構Ｘが開状態となっている場合（ステップＳ６）は、弁機構Ｘを閉状態とし（ステップＳ７）する。また弁機構Ｘが閉状態となっている場合は、そのまま処理を終了する。この場合、集合ポート１５及び三元触媒４１の暖機が促される。 Estimated coolant temperature in the other step S3 is lower temperature than the predetermined temperature, and, when the valve mechanism X is in the open state (step S6), the valve mechanism X and the closed state (step S7) . If the valve mechanism X is in the closed state, the process is terminated as it is. In this case, warming-up of the collecting port 15 and the three-way catalyst 41 is promoted.

以上のような構成とすることにより、本実施形態に係る内燃機関１００は、シリンダヘッドＳＨ内に設けた集合ポート用冷却水通路Ｗ２の冷却水温によって冷却水の流れを可変にすることで、冷間始動時は三元触媒４１の早期暖機を行い、暖気後は集合ポート１５近傍を冷却することで三元触媒４１の加熱を防止することができる。その結果、三元触媒４１の早期暖機による排気ガスの質の向上と燃費の向上とを両立し得る内燃機関１００を提供を実現している。 With the configuration as described above, the internal combustion engine 100 according to the present embodiment makes the cooling water flow variable according to the cooling water temperature of the collecting port cooling water passage W2 provided in the cylinder head SH. It is possible to prevent the three-way catalyst 41 from being heated by performing early warm-up of the three-way catalyst 41 during the intermediate start and cooling the vicinity of the collecting port 15 after warming up. As a result, it is possible to provide the internal combustion engine 100 that can achieve both the improvement of the exhaust gas quality and the improvement of the fuel consumption due to the early warm-up of the three-way catalyst 41.

また本実施形態によれば弁機構Ｘが閉状態であったとしても集合ポート１５近傍の冷却水温が沸騰する前に弁機構Ｘが開状態となるので、集合ポート近傍での冷却水の突然の沸騰による衝撃は未然に回避される。加えて本実施形態では従来のものと比べて三元触媒４１の温度を低下させるために行われてきた燃料増量といった措置を採る機会を有効に減少させることで、燃費の向上にも資する。 Further, according to the present embodiment, even if the valve mechanism X is in the closed state, the valve mechanism X is opened before the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port 15 boils. The impact of boiling is avoided in advance. In addition, the present embodiment contributes to the improvement of fuel consumption by effectively reducing the opportunity to take measures such as the fuel increase that has been performed to lower the temperature of the three-way catalyst 41 compared to the conventional one.

特に本実施形態では、集合ポート１５側にはポート側フィン１５ａを設けて集合ポート内面の表面積を増大させている。また集合ポート用冷却水通路Ｗ２側にはジャケット側フィンＷ２ａを設けて集合ポート用冷却水通路Ｗ２内面の表面積を増大させている。このようにすることで、集合ポート１５と集合ポート用冷却水通路との互いの熱交換を促し、より速やかな集合ポート１５近傍の温度制御を可能なものとしている。 In particular, in the present embodiment, port-side fins 15a are provided on the collecting port 15 side to increase the surface area of the inner surface of the collecting port. Further, a jacket-side fin W2a is provided on the side of the collecting port cooling water passage W2 to increase the surface area of the inner surface of the collecting port cooling water passage W2. By doing so, heat exchange between the collecting port 15 and the collecting port cooling water passage is promoted, and temperature control in the vicinity of the collecting port 15 can be performed more promptly.

＜変形例＞
以下、本実施形態の変形例について説明する。なお当該変形例において、上記実施形態における構成要素に相当するものについては同じ符号を付すとともに、その詳細な説明を省略する。 <Modification>
Hereinafter, modifications of the present embodiment will be described. In addition, in the said modification, while attaching | subjecting the same code | symbol about what is corresponded to the component in the said embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted.

図６は、弁機構Ｘが電磁式の場合、集合ポート用冷却水通路Ｗ２内の冷却水温度を直接検出する冷却水温検出手段Ｓを設けた態様を示している。すなわち、集合ポート１５近傍の冷却水温は、既存の水温センサの値や運転状況から推定する態様に限定されるものではない。加えて同図に示す様に冷却水温検出手段Ｓは冷却水温が最も高くなる位置に設けている。これにより、集合ポート１５近傍の冷却水温をより正確に把握し得るとともに、冷却水の局所的な沸騰を有効に回避し得る。 FIG. 6 shows an aspect in which the cooling water temperature detecting means S for directly detecting the cooling water temperature in the cooling water passage W2 for the collecting port is provided when the valve mechanism X is an electromagnetic type. That is, the cooling water temperature in the vicinity of the collective port 15 is not limited to the mode estimated from the value of the existing water temperature sensor or the operation status. In addition, as shown in the figure, the cooling water temperature detecting means S is provided at a position where the cooling water temperature is highest. Thereby, while being able to grasp | ascertain the cooling water temperature of the collection port 15 vicinity more correctly, the local boiling of a cooling water can be avoided effectively.

以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the specific configuration of each unit is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、上記実施形態では集合ポート用冷却水路は集合ポートの上下に２経路設けた態様を示したが勿論、上下何れかに設けたものであっても、集合ポートを囲うように設けたものであってもよい。また上記実施形態及び変形例では弁機構を電磁弁としたが勿論、冷却水温の如何により自ずと開閉するサーモスタットを適用しても良い。斯かるサーモスタットを用いる場合、サーモスタットを配置する箇所は上記変形例の如く、集合ポート近傍において冷却水温が最も高くなる位置に設けることが好ましい。これにより、ＥＣＵによる制御を伴わなくとも弁機構の制御が実現できる。 For example, in the above-described embodiment, the cooling water channel for the collecting port is shown as two paths provided above and below the collecting port. There may be. In the above-described embodiments and modifications, the valve mechanism is an electromagnetic valve, but of course, a thermostat that opens and closes depending on the cooling water temperature may be applied. When using such a thermostat, it is preferable to provide the location where the thermostat is disposed at a position where the cooling water temperature is highest in the vicinity of the collecting port as in the above-described modification. Thereby, the control of the valve mechanism can be realized without the control by the ECU.

その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。 In addition, the specific configuration of each part is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

本発明は排気マニホルドを一体に形成したシリンダヘッドを具備する内燃機関として利用することができる。 The present invention can be used as an internal combustion engine having a cylinder head integrally formed with an exhaust manifold.

１００…内燃機関
１４…排気ポート
１５…集合ポート
ＳＨ…シリンダヘッド
Ｗ１…主冷却水通路
Ｗ２集合ポート用冷却水通路
Ｘ…弁機構 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Internal combustion engine 14 ... Exhaust port 15 ... Collecting port SH ... Cylinder head W1 ... Main cooling water passage W2 Cooling water passage for collecting port X ... Valve mechanism

Claims

複数の排気ポートがシリンダヘッド内で合流する集合ポートを備えたシリンダヘッドを有する内燃機関であって、
前記シリンダヘッド内に冷却水を導入する主冷却水通路から分岐し当該シリンダヘッド内における前記集合ポート近傍に冷却水を通過させ得る集合ポート用冷却水通路と、
前記主冷却水通路と前記集合ポート用冷却水通路との分岐箇所又は前記集合ポート用冷却水通路に設けられ、前記集合ポート近傍の冷却水温が所定温度を超えた場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を許容するとともに冷却水温が所定温度未満の場合は前記集合ポート用冷却水通路内の冷却水の通過を禁止する弁機構と
を具備しており、燃料カット時においては冷却水温及びエンジン負荷如何によらず前記弁機構を閉状態とする内燃機関。 An internal combustion engine having a cylinder head having a collecting port where a plurality of exhaust ports merge in the cylinder head,
A cooling water passage for a collecting port that branches from a main cooling water passage that introduces cooling water into the cylinder head and allows the cooling water to pass through the cylinder head in the vicinity of the collecting port;
When the cooling water temperature in the vicinity of the collecting port exceeds a predetermined temperature provided at a branch point of the main cooling water passage and the collecting port cooling water passage or in the collecting port cooling water passage, the collecting port cooling water If the cooling water temperature as well as permit the passage of cooling water in the passage is lower than the predetermined temperature is provided a valve mechanism for prohibiting the passage of cooling water in the port set for the cooling water passage, at the time of fuel cut An internal combustion engine that closes the valve mechanism regardless of the coolant temperature and the engine load .